Support matériel, logiciel et cryptographique pour une...

IntroductionL’architecture CryptoPage

Conclusion

Support materiel, logiciel et cryptographique pour

une execution securisee de processus

Guillaume Duc

These dirigee par Jacques Stern (Ens Ulm)et encadree par Ronan Keryell (Enst Bretagne)

Journees des doctorants 2005

G. Duc (ENST Bretagne) CryptoPage JD 2005 1 / 24

Conclusion

Plan de la presentation

1 Introduction

2 L’architecture CryptoPage

ObjectifsDescription generaleTravaux similaires

3 Conclusion

Conclusion

1 Introduction

3 Conclusion

Conclusion

Support materiel, logiciel et cryptographique pour une executionsecurisee de processus

Question

Pourquoi vouloir executer des processus (programmes) de faconsecurisee ?

Conclusion

Exemple de besoin

Grilles de calcul

Idee : executer des applications sur un grand nombred’ordinateurs distribues (les nœuds de la grille)

Nombreux projets grand public (Seti@home, Folding@home,etc.) et grand interet des entreprises et des centres derecherche (Grid’5000)

Mais problemes de securite possibles au niveau des nœuds :

Divulgation des algorithmesDivulgation des resultatsProduction de faux resultats

Conclusion

Exemple de besoin

Grilles de calcul

Conclusion

Exemple de besoin

Grilles de calcul

Conclusion

Exemple de besoin

Grilles de calcul

Conclusion

Exemple de besoin

Grilles de calcul

Conclusion

Pourquoi une solution purement logicielle est-elle insuffisante ?

Conclusion

Exemple de solution logicielle

Grilles de calcul

Idee : le programme signe numeriquement ses resultats poureviter l’injection de faux resultats dans l’application globale

L’application emporte donc une cle secrete permettant designer les resultats

Mais, la cle est en clair dans le code de l’application

Donc n’importe qui peut se faire passer pour l’application etproduire de faux resultats

Ã Necessite de mecanismes de securite au niveau materiel

Conclusion

Grilles de calcul

Conclusion

Grilles de calcul

Conclusion

Grilles de calcul

Conclusion

Exemple de materiel securise — Java Card Grid

Ã Performances. . .

Conclusion

Necessite d’adaptation des logiciels

Utilisation intensive d’algorithmes et de protocolescryptographiques

Conclusion

Autres applications

Code mobile securise

Gestion des droits sur les œuvres numeriques

Application en ligne (e-voting, e-banking, e-gaming, etc.)

Conclusion

Autres applications

Conclusion

Autres applications

Conclusion

1 Introduction

3 Conclusion

Conclusion

1 Introduction

3 Conclusion

Conclusion

Objectifs de securite de CryptoPage

Architecture materielle permettant l’execution de processussecurises :

Confidentialite : un attaquant doit pouvoir obtenir le moinsd’information possible sur le code ou les donneesIntegrite : la bonne execution d’un processus ne peut pas etrealteree par une attaque

En parallele avec des processus (securises ou non)

Avec un systeme d’exploitation non securise (mais adapte aCryptoPage)

Conclusion

Objectifs de securite CryptoPage

Tout ce qui est a l’exterieur du processeur est considerecomme etant sous le controle d’un attaquant potentiel

Attaques physiques contre le processeur non etudiees ici(injection de fautes, attaques par mesure de consommation,etc.)

Attaques par deni de service inevitables

. . . Garder des performances raisonnables

Differents compromis securite performance (zone lectureseule, zone lecture-ecriture, zone en clair, . . . )

Conclusion

1 Introduction

3 Conclusion

Conclusion

Survol de l’architecture CryptoPage

Cœur duprocesseur

Unite CryptoPage

Cle secrete

Registres

de controle

Tampons

de contexte

Donnees

Instructions

EKd,pid

EKi,pid

Verification

integriteMemoire

Conclusion

Propriete de Confidentialite

Chiffrement donnees et instructions des processus securises

Utilisation algorithme de chiffrement symetrique par blocDeux cles par processus securiseEffectue entre le cache et la memoire sur des lignes de cache

Si interruption : chiffrement puis effacement du contextemateriel du processus securise en cours

Conclusion

Propriete de Confidentialite

Chiffrement donnees et instructions des processus securises

Utilisation algorithme de chiffrement symetrique par blocDeux cles par processus securiseEffectue entre le cache et la memoire sur des lignes de cache

Si interruption : chiffrement puis effacement du contextemateriel du processus securise en cours

Conclusion

Propriete d’Integrite

Protection des donnees et des instructions : mecanisme deverification de l’integrite memoire par fonction de hachagehierarchique (arbres de Merkle)

Protection des contextes materiels : Message Authentication

Code (mac)

Conclusion

Propriete d’Integrite

Protection des donnees et des instructions : mecanisme deverification de l’integrite memoire par fonction de hachagehierarchique (arbres de Merkle)

Protection des contextes materiels : Message Authentication

Code (mac)

Conclusion

1 Introduction

3 Conclusion

Conclusion

Travaux similaires

Projet Tcpa / Ngscb

Puce (tpm), independante du processeur, offrant desmecanismes de securiteNoyau securise (Nexus)Objectifs de securite differents de CryptoPage

Isolation forte entre processusStockage securiseAttestations cryptographiquesChemin securises pour l’utilisateur

Vulnerable a certaines attaques (attaques physiques sur le bus)

Conclusion

1 Introduction

3 Conclusion

Conclusion

Simulations

Implementation partie confidentialite dans simulateur de pc

complet Bochs

Programmes fonctionnent chiffres dans Bochs avec noyauLinux 2.6.10 adapte pour tourner sur CryptoPage/x86

Bochs (100 000 lignes en tout) :

+ 800 lignes pour le cache+ 2 000 lignes pour CryptoPage/x86

Noyau Linux (plusieurs millions lignes en tout) : + 500 lignesdietlibc : + 150 lignesChiffrement des fichiers elf : 1 500 lignes

Conclusion

Travaux Futurs

Mesures precises de l’impact en terme de performance

Etude de la partie verification memoire

Multiprocesseurs

Adaptation des concepts de CryptoPage a un processeursparc sur fpga

Conclusion

Support materiel, logiciel et cryptographique pour

une execution securisee de processus

Guillaume Duc

These dirigee par Jacques Stern (Ens Ulm)et encadree par Ronan Keryell (Enst Bretagne)

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